一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器的制作方法

本实用新型属于固体制冷领域，更具体的说涉及一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器。

背景技术：

随着微电子技术的发展，电子器件集成度越来越大，电子芯片呈小型化，高集成度的发展趋势。高集成度使芯片的功耗越来越大，电子芯片在工作过程会产生大量的热量，热量的聚集会引起芯片的热失效。目前在电子器件的所有失效案例中，有55%是热失效引起的。因此，电子芯片的制冷技术是实现其稳定工作的保障，也将对芯片以及电子设备的微型化也将起到关键作用。今年来，国内电子行业也越来越重视电子产品的热可靠性设计，尤其是航空、航天等行业，对电子元器件的热设计提出了制冷效率更高、制冷温度范围更宽、制冷器的体积更小等要求。不幸的是，传统的散热技术正在加速接近他们的极限。单独的空气冷却散热器在许多散热情形应用中仍然存在，但仅限于热流密度较小的情况，当设备的热流密度较高时，其性能就完全不能满足散热要求。铁电体具有电卡效应使其可以应用于制冷。负电卡效应是指在绝热条件下通过施加外加电场在铁电体导致其温度降低的现象，利用铁电体的绝热去极化可以降低温度以实现制冷。与传统的制冷技术相比，电卡制冷没有任何机械部件，噪音低、寿命长、可靠性高、无制冷剂，因此对环境无污染，绿色环保；冷端温度可以通过调节输入电压的大小进行调节，启动快速，控制方便灵活，控制精度高。电卡制冷便于集成且无运动部件，因此在电子器件冷却上具有无可替代的优点。同时铁电体很容易制备，具有体积小的特点，可满足电子器件封装此尺寸限制。

技术实现要素：

本实用新型的目前是解决现有技术存在的问题，为此本实用新型提供了一种具有工作温度低，温度调节效果好，使用寿命较长，无运动部件、工作温度范围广、制冷效率高，稳定性和可靠性高的基于铁电负电卡效应的固体制冷器。

所述的基于电负电卡效应的固体制冷器包括铁电陶瓷制冷介质1、外电场设备2、机械搬运系统3，所述的铁电制冷介质1通过机械搬运系统3与需制冷物体和散热系统相连，所述的机械搬运系统3采用导轨和电机组成，所述的铁电介质1中埋有电极，外加电场设备2与所埋电极相连。

优选的，所述的铁电陶瓷制冷介质1单层厚度为0.05-100um，一共有50-100层制成。

优选的，所述的外电场设备2的外加电场大小为100-1000kv/cm。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，铁电陶瓷制冷介质1、外电场设备2、机械搬运系统3、被制冷端4、散热系统5。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型包括铁电陶瓷制冷介质1、外电场设备2、机械搬运系统3、被制冷端4、散热系统5，所述的基于电负电卡效应的固体制冷器包括铁电陶瓷制冷介质1、外电场设备2、机械搬运系统3，所述的铁电制冷介质1通过机械搬运系统3与需制冷物体和散热系统相连，所述的机械搬运系统3采用导轨和电机组成，所述的铁电介质1中埋有电极，外加电场设备2与所埋电极相连。

所述的铁电陶瓷制冷介质1单层厚度为0.05-100um，一共有50-100层制成。采用流延方法制备多层结构的铁电陶瓷制冷介质1，所述的外电场设备2的外加电场大小为100-1000kv/cm，以此驱动制冷器工作。

本实用新型工作原理：所述的铁电陶瓷制冷介质1在外电场设备2所加的外电场作用下产生负电卡效应使得铁电体的温度降低，通过机械搬运系统3与被制冷端4相连而吸收热量。然后机械搬运系统3移动将铁电陶瓷制冷介质1与散热系统5连接放出热量。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器，其特征在于：所述的一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器包括铁电陶瓷制冷介质（1）、外电场设备（2）、机械搬运系统（3），所述的铁电陶瓷制冷介质（1）通过机械搬运系统（3）与需制冷物体和散热系统相连，所述的机械搬运系统（3）采用导轨和电机组成，所述的铁电陶瓷制冷介质（1）中埋有电极，外电场设备（2）与所埋电极相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器，其特征在于：所述的铁电陶瓷制冷介质（1）单层厚度为0.05-100um，一共有50-100层制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器，其特征在于：所述的外电场设备（2）的外加电场大小为100-1000kv/cm。

技术总结
本实用新型公开了一种基于铁电负电卡效应的固体制冷器，属于固体制冷领域，所述的基于电负电卡效应的固体制冷器包括多层铁电陶瓷制冷介质、外电场设备、机械搬运系统，所述的铁电制冷介质通过机械搬运系统与需制冷物体和散热系统相连。利用外电场施加设备给陶瓷制冷介质施加电场，利用负电卡效应从被制冷物体吸收热量，通过后机械搬运系统将制冷介质与散热系统相连放出热量而实现制冷。本实用新型以固体材料作为制冷剂，绿色环保，制冷效率高。

技术研发人员：宾远红;许文胜;宋珊珊
受保护的技术使用者：广东火炬检测有限公司
技术研发日：2019.12.27
技术公布日：2020.10.16